CN1739847A - 用于进行吸热或放热气相反应的方法和管束反应器 - Google Patents

Abstract

本发明的涉及一种用于采用一种具有由催化剂填充的反应管的管束反应器进行吸热或放热气相反应的方法，包括以下步骤：a)向反应管中导入反应气体混合物；b)将流过反应管的反应气体流分成至少两个支流，其中每个支流都具有相同的组成成分；c)沿催化剂填充物在不同的位置利用存在的流动阻力定量供给各支流；d)为每个支流确定支流额定量；e)测得反应气体混合物流第一次分流的位置处的压力；f)测得在定量供给相应的支流的位置处催化剂填充物中的压力；g)形成每个定量供给位置的流动阻力，以使所述流动阻力对应于在支流额定量的情况下对应在步骤e)和f)中确定的压力之间的压力差。此外本发明还涉及一种用于这种方法中的管束反应器。

Description

用于进行吸热或放热气相反应的方法和管束反应器

技术领域

本发明涉及一种采用一种具有由催化剂填充的反应管的管束的管束反应器来进行吸热或放热气相反应的方法，该方法包括以下步骤：向反应管中导入反应气体混合物；将分别流过反应管的反应气体混合物流分成至少两个支流，其中各支流具有相同的组成成分；沿催化剂填充物在不同的位置利用存在的流动阻力定量供给各支流。

本发明还涉及一种用于所述方法中的管束反应器，它具有一个催化剂填充的反应管的管束，所述反应管的一个端部由气体入口罩覆盖，而其另一个端部由气体出口罩覆盖，并且所述反应管分别由反应气体混合物流过并分别具有一个定量供给装置，所述定量供给装置至少部分地埋入催化剂填充物中并将流过反应管的反应气体混合物流分成至少两个支流，其中，每个支流都具有相同的组成成分，并且沿催化剂填充物在不同的位置利用存在的流动阻力定量供给每个支流。

背景技术

这种可以用来实现开头所述的方法的管束反应器由US3268299已知。在这种已知的管束反应器中，在反应管中分别同心地设置一个定量供给管，所述定量供给管从反应管的气体入口侧端部开始伸入催化剂填充物中，最多延伸到其端部。在定量供给管的整个长度上，在管壁中以均匀或不均匀的距离分布有气体出口孔，反应气体通过所述气体出口孔流出进入催化剂填充物。其中建议了各种气体出口孔的几何形状，所述气体出口孔也可以彼此过渡成一连续的狭缝。在一个实施形式中，沿径向在所述定量供给管的外侧密封所述反应管的气体入口侧端部，从而所有分别进入反应管的反应气体总体上首先被引入定量供给管。利用这种实施形式向反应管输送一种反应气体混合物。在一第二实施形式中，反应气体还可在定量供给管旁边进入反应管中，其中第一反应物通过所述定量供给管输送给催化剂填充物，而第二反应物在定量供给管旁边直接输送给催化剂填充物。

在这种已知的定量供给管中力求做到，使气体出口孔的压力损失相对于沿定量供给管纵向的压力损失较大。这意味着，定量供给管的摩擦压力损失应该较小，或者说，定量供给管中存在的压力应该近似恒定。由此应该沿定量供给管的气体出口孔形成均匀的排出流，以基本上避免在催化剂填充物中形成所谓的热点或使热点最小化。此外还可延长催化剂的使用寿命，提高产量，并改善运行可靠性以及生产效率。

由WO 01/85330 A2同样已知，在反应管中设置定量供给管。在这种已知的定量供给管中，沿其纵向长度在预定的位置处设置有节流部，所述节流部设计成所述定量供给管内部的纵向孔和定量供给管壁部中的气体出口孔。通过定量供给管将第一反应物导入催化剂填充物中，而第二反应物在定量供给管旁边直接导入催化剂填充物。这样可以避免否则在两种反应物会合时形成的爆炸危险。通过逐级地定量输入第一反应物，该反应物在反应气体混合物中的浓度保持低于爆炸极限。在由WO 01/85330 A2已知的管束反应器中没有设想向定量供给管和/或反应管中导入制备完成的反应气体混合。

在所有的气相反应中一个主要的问题是，除了希望的产物—下面仅称为“产物”，还会形成副产物，所述副产物在不是最佳进行的反应中主要由不希望的副反应产生。在向用于进行吸热或放热气相反应的反应管输送(制备完成的)反映气体混合物的方法和管束反应器中，副产物的比例较高，与反应管是否包含定量供给装置无关。

发明内容

因此本发明的目的是，在一种向用于进行吸热或放热气相反应的反应管输送反映气体混合物的方法和管束反应器中，提高产物的纯度，并且同时不会使其它产物参数变差。

按本发明所述目的通过一种按权利要求1的方法和一种按权利要求6的管束反应器来实现。

有利的实施形式在相应的从属权利要求中给出。

本发明基于这样的认识，即反应气体混合物沿催化剂填充物—后面也称为催化剂散装物—的逗留时间特性对于反应的进行是重要的。特别是在这样的反应中，这种反应会导致—由于分子量的降低和/或从气态到液态的部分相转变引起的—流体密度的明显提高，随着催化剂散装物深度的增加，流动速度会降低。这种情况的一个例子是由合成气体合成燃料，如已知的Fischer-Tropsch合成法。随着深度的增加，由于流动速度的降低，反应气体混合物在活性的催化剂散装物中的逗留时间会提高。长的逗留时间意味着为气体成分提供了长的用于反应的时间段。但由于在活性催化剂散装物中的所述较深的区域内在反应气体混合物中已经包含了较高的所形成的产物的份额，通过较长的逗留时间不仅有利于希望的反应，也有利于发生从已形成的产物转变为不希望的副产物的进一步进行的反应，因此例如在Fischer-Tropsch合成中会形成环状分子。

通过按本发明的措施，可以对反应气体混合物沿催化剂散装物的逗留时间特性进行确定的控制，并由此可以改善反应的进行。按本发明，在催化剂散装物中流动速度过低—即逗留时间对于有利的反应过程过长—的位置，有目的地实现未反应或只有较少反应的反应气体混合物的确定支流额定(流)量(Sollmenge)的定量供给，由此可以在这里提高流动速度并由此降低逗留时间，从而使不希望的副产物难以形成。这里可以避免反应进行在一个位置的改善导致在另一个位置的恶化，因为在整个催化剂散装物上形成了最佳的速度分布。因此保证了反应气体混合物在催化剂散装物内的逗留时间整体上的改善。对此重要的是，不仅要限定个支流的额定量和定量供给，还要将定量供给装置相应地设计成事实上也可以形成所述额定量的流。这可以按照本发明由此来实现，即对于各支流测量分别存在于定量供给装置的入口和出口之间的压力差，并对于每个定量供给位置这样来对定量供给装置的流动阻力进行匹配，以使其与相应的所述压力差相对应。这样可明显降低副产物的比例，并由此明显提高产物纯度。同时还实现了催化剂散装物的均匀负载，这例如可以提高催化剂的使用寿命，并提高空间/时间-产出(率)。

此外，与具有相同的管几何形状的通用的、不具有按本发明的定量供给装置的反应器相比，通过按本发明的措施，按要求降低了反应器的总体压力损失。通过按本发明形成沿流动方向在较深的位置处才输送的支流的额定量，可以分别规定的数量降低在定量供给位置前面的流动速度。由于流动速度与压力损失成二次方关系，通过适当地降低催化剂散装物起始区域内的流动速度，在末端区域内流动速度的提高可相对于压力损失得到过补偿，即这样起始区域内压力损失的降低要大于末端区域内压力损失的增加，这有利于充分利用整个催化剂填充物。结果是反应器上总体的压力损失降低，这又是的技术花费和运行成本降低。

如果反应器应设计成使其不会超过规定的压力损失，则可以利用本发明的措施，在催化剂体积相同时采用具有与常用反应器相比较少并由此较长的管的管束。由此得出一种较轻的并且较经济的反应器结构形式。

在以后反应器的运行方式改变时，例如更换催化剂以提高效率或者以制造其它的产物或离析物时，可以简单地通过改动定量供给装置而对工艺条件进行调整匹配，而不必对反应器本身进行改变。这种改变通常会导致大的花费。

在由US 3268299已知的反应管束中，不能形成按计划的，特别是均匀的支流量定量供给。在实际上会出现随机的定量供给量。因此只有当气体出口孔通入一个沿定量供给管具有近似恒定的压力的空间时，才能沿定量供给管的气体出口孔形成均匀的排出流。但在催化剂填充的被流过的反应管中情况不是这样，因为由于催化剂填充物导致沿反应管形成了一压力梯度。

图2定性地示出在由US 3268299已知的定量供给管和反应管束中在气体出口孔如图6或7所示较大的情况下实际形成的压力变化。曲线p_I示出定量供给管中(略微下降)的压力变化，而曲线p_II示出催化剂散装物中的压力变化。因为流体流总是倾向于流过阻力最小的路径，并且催化剂散装物的流动阻力明显高于定量供给管的流动阻力，在起始区域只有很少的反应气体混合物从定量供给管流入催化剂散装物。因此这里在气体出口孔上的压力降以及由此形成的定量供给管和催化剂散装物之间的压力差Δp_A、Δp较小。由于在催化剂散装物中流动的气体量较小，催化剂散装物中的压力降也较小，这导致，气体出口孔上的压力差Δp以及由此流过的气体量首先只是很慢地随催化剂散装物的深度或者说长度l提高。因此催化剂散装物中的压力降也只是很慢地变大。

反应气体混合物的主要部分在定量供给管的最后部分才流入催化剂散装物，因为从这里出发穿过催化剂散装物的剩余深度的路径最短因此流动阻力也最小。现在在催化剂散装物的末端区域强烈提高的流量在催化剂散装物中形成明显的压力降，并提高了定量供给管最后面的气体出口孔上的压力差。由此还加强了出现流过定量供给管最后面的气体出口孔的大气体流量的趋势。

因此在US 3268299中说明的具有大的孔横截面的定量供给装置不适合于使反应气体混合物在定量供给管的长度上均匀地分布。更多地是装备有定量供给装置的催化剂散装物的大部分—起始区域和中间区域—几乎没有反应气体混合物流过，即催化剂散装物的起始区域和中间区域实际上没有用于进行反应，而大部分的反应气体混合物被直接导入后面的催化剂散装物中或者说导入催化剂散装物的末端区域中，从而所述末端区域被过度加载。

如果气体出口孔设计的小，如US 3268299的图2中所示的那样，则所述出口孔的流动阻力提高。由于气体出口孔的高压力降导致前面的位于定量供给管气体入口区域的气体出口孔上强制性出现排出流，如图3定性地示出的那样。这会使排出流的均匀性得到改善，但定量供给管末端处的排出流仍旧明显大于起始区域处的排出流。由于明显升高的总体压力损失这里要求提供较高的入口压力p₀，这会提高工艺上的花费和成本。

附图说明

下面借助附图示例性地详细说明本发明。其中

图1示出根据本发明的管束反应器的纵向剖视图；

图2是示出对于根据现有技术的管束反应器定量供给管和催化剂填充物之间的压力差Δp的曲线图；

图3是与图2类似的根据现有技术的管束反应器的曲线图，其中具有较高的入口压力p₀；

图4是与图2类似的图1中按本发明的管束反应器的曲线图，其中示出入口压力p₀和催化剂填充物之间的压力差Δp；

图5a、b、c示出根据本发明的第一、第二和第三实施形式的其中设有定量供给装置的反应管的纵向剖视图；

图5d示出图5a中的反应管沿箭头Vd的俯视图；

图6示出根据本发明的第五实施形式的其中设有定量供给装置的反应管的断开的纵向剖视图；

图7示出与图4类似的图6中的反应管的曲线图；

图8a以结构设计视图示出图6的定量供给管的局部剖视图；

图8b示出图8a的定量供给管沿线VIIIb-VIIIb的横向剖视图；

图9示出根据本发明的第六实施形式的其中设有定量供给装置的反应管的纵向剖视图；

图10a示出根据本发明的第七实施形式的其中设有定量供给装置的反应管的纵向剖视图；

图10b示出图10a的反应管沿线Xb-Xb的俯视图；

图10c以放大的视图示出图10a的细部Xc；和

图10d示出图10c中的细部Xc沿箭头Xd方向的仰视图。

具体实施方式

图中示出的根据本发明的管束反应器1的实施例具有一带有多个由催化剂填充的反应管3的管束2，所述反应管在一上管底4和一下管底5之间垂直延伸，并由一圆柱形的外壳6包围。在反应管3的两个端部处，其外侧与相应的管底4、5密封地焊接连接。上管底4由一气体入口罩7覆盖，而下管底5由一气体出口罩8覆盖。

通过气体入口罩7将反应气体混合物9导入管束2。在流过管束2以后，通过气体出口罩8将发生反应的反应气体混合物9a导出管束反应器1。

反应管3由载热介质环绕冲淋，可所述载热介质通过管接头10导入反应管束2中并从其中被导出，并且在不同的流动路径上流过反应管束2。载热介质的流动过程可以按任何合适的方式进行并没有任何限制。

为了清楚起见，在图1中示出的管束反应器1中只以放大的比例示出了六个反应管3。实际上在所示的纵向剖视图中的反应管3的数量要大出多倍。

在每个反应管3中对中地布置有一个定量供给管11。定量供给管11的外壁和反应管3的内壁之间的中间空间由催化剂颗粒12填充。定量供给管11的内部空间中没有催化剂颗粒12。在反应管3的气体入口侧端部处定量供给管11和反应管3之间的中间空间是开放的，从而反应气体混合物12可以在这里进入催化剂填充物12的起始面13。

定量供给管11具有一个开口的端部14，所述端部从反应管3中伸出，并且在所述端部上设有一颗粒过滤器15，所述颗粒过滤器防止固体微粒进入定量供给管11，并防止由此造成的堵塞。定量供给管11的另一个端部16是封闭的，并延伸到催化剂散装物12中直到距催化剂散装物12的末端的一预定距离处。

图1中所示的定量供给管11沿其长度分别在三个位置(位置1、2、3)处在其周向壁部中具有气体出口孔17，反应气体混合物通过所述气体出口孔流出进入催化剂填充物12。

进入气体入口罩7的反应气体混合物9在这里具有一起始压力p₀，利用所述起始压力反应气体混合物既进入定量供给管11，也在定量供给管11旁边直接进入催化剂填充物12露出的端面或者说起始面13。

也就是说，流过反应管3的反应气体混合物9被分成一第一支流V₁和一第二支流，所述第一支流在定量供给管11旁边流入反应管3并在这流入催化剂填充物12的起始面13，而所述第二支流通过颗粒过滤器15流入定量供给管11。

第一支流V₁在催化剂填充物的整个长度L_z上流过催化剂填充物12。流过定量供给管11的第二支流本身又分成三个支流V₂、V₃和V₄，所述支流沿定量供给管长度分布地在相应的定量供给位置(位置1、2、3)并通过气体出口孔17流出进入催化剂填充物12。

图4中示出了催化剂填充物12内的压力变化p_II。在定量供给的位置或者说在分成支流的位置(位置0、1、2、3)之后分别形成单调降低的压力变化p_II。紧随定量供给位置之后压力损失总是较强烈，即压力变化曲线p_II下降较强烈，然后变得越来越平坦。其原因在于，反应气体混合物9在催化剂12的作用下发生反应，其中由于部分转化为液体和/或由于反应引起的分子量降低会出现体积空缺(Volumendefekt)。由此流动速度降低，并且从而压力损失也降低。

为了实现希望的逗留时间性能，要确定定量供给的位置(位置0、1、2、3)和支流(V₁、V₂、V₃、V₄)的额定量。由此循环/迭代得到催化剂填充物12中的压力变化曲线p_II。

通过将定量供给位置(位置1、2、3)设置在具有降低的流动速度的区域内，并在这里将适当地确定的支流量V₂、V₃、V₄导入催化剂填充物12中，可在所述区域内使流动速度再次提高，并由此缩短反应气体混合物9的逗留时间。在定量供给位置(位置1、2、3)处在催化剂填充物内存在压力p₁、p₂、p₃。

这里通过根据本发明形成的气体出口孔17的流动阻力输送希望的支流额定量。这里摩擦压力损失和分流压力损失小到可以忽略不计，从而压力沿定量供给管11可以视为恒定的。对于该实施例，颗粒过滤器的流动阻力同样小到可以忽略不计。因此相应的定量供给位置处所需的总的流动阻力必须由这里存在的气体出口孔17来形成，即所述气体出口孔设计成水平作用的节流部。在该实施例中，根据本发明所述气体出口孔的流动阻力通过流通横截面和阻力系数这样来设定，即当对于相应的节流部存在规定的支流额定量时，所述流动阻力对应于气体入口罩7中的起始压力p₀和催化剂填充物12与节流部的位置处的压力之间存在的压力差。所述压力差在图4中用Δp₁、Δp₂和Δp₃示出。

起始压力p₀作用在定量供给管11的气体入口侧端部处，在这里反应气体混合物流9第一次被分流，并且起始压力还存在于整个定量供给管11中。催化剂填充物12中的压力取决于通过催化剂填充物12的单位压力损失，所述压力损失通过计算和/或实验得知。

支流V₁的额定量可通过形成其余的支流来形成。

在催化剂填充物12的端部L_z处达到端部压力p_z，利用所述端部压力已经反应的反应气体混合物9a进入气体出口罩9，并且还从所述气体出口罩中流出。

这样既确保了可靠地定量供给相应的希望的支流额定量V₁、V₂、V₃、V₄，而且还确保在整个催化剂填充物12上最优地形成速度分布，从而在一个位置的改善不会以在另一个位置的恶化为代价。

在图5a至5d中示出图1所示定量供给管1在反应管3中的可选布置方式。

图5a示出一个这样的实施例，其中反应管3的气体入口侧端部在定量供给管11和反应管内壁之间设有一个圆环形的节流板18。所述节流板18在其外周向上气密地固定在反应管内壁上。所述定量供给管11在中部穿过所述节流板18，所述定量供给管同样气密地与所述节流板18相连。在所述节流板18中设置有四个相互偏置90°的节流孔19(图5d)，反应气体混合物9穿过所述节流孔以希望的压力进入催化剂填充物12的起始面13，所述压力与气体入口罩7或者说定量供给管11中的起始压力p₀不同。

在本发明的每种实施形式中，这种节流装置18可以以匹配的结构装入。所述节流装置还可以在催化剂填充物12内部沿定量供给装置11设置在一任意(定量供给)的位置之前或之上。

在另一个在图5b中示出的实施形式中，所述定量供给管11尽管从催化剂填充物12的起始面13中伸出，但还是终止于反应管3的内部。在所述实施形式中，在装配期间所述管底保持可轻微地移动。

如图5c所示，所述定量供给管11也可完全埋入催化剂填充物12中，即所述定量供给管11的气体入口侧端部没有从催化剂填充物12中伸出。这里流过反应管3的反应气体混合物的第一次分流是在催化剂填充物12中才进行的，即所述定量供给管11内的压力不是与催化剂填充物12的起始面13上或者说气体入口罩7内的起始压力p₀相对应的。

除了形成水平节流部并且相应的支流额定量V₂、V₃、V₄穿过其流出的气体出口孔17以外，图6中示出的定量供给管11的实施形式还包含沿所述定量供给管11纵向的纵向节流部20、21、22，所述纵向节流部使所述定量供给管11内的压力以分别规定的数量降低。

第一纵向节流部20设置在所述定量供给管11的气体入口侧端部处(位置A)并且使这里存在的起始压力p₀以一定的数量Δp_IA降低到所述定量供给管11中直接位于位置A后面的压力p_IA上，所述起始压力还存在于催化剂填充物12的起始面13上(位置B)。

第二纵向节流部21在位置D使作用在这里的压力p_IA以一定的数量Δp_ID降低到压力p_ID上。第三纵向节流部22在位置F使作用在这里的压力p_ID以一定的数量Δp_IF降低到压力p_IF上。

和根据图1、5a、5b的定量供给管11的实施形式中相同，流过反应管3的反应气体混合物9首先分成一流入催化剂填充物12的起始面13的第一支流V₁和一流入定量供给管11的第二支流。

在位置C、E、G处，在所述定量供给管11内设置有气体出口孔17，所述气体出口孔向催化剂填充物12内定量供给希望的支流额定量V₂、V₃、V₄。这里位置C位于第一和第二纵向节流部20、21之间，位置E位于第二和第三纵向节流部21、22之间，而位置G位于第三节流部22和所述定量供给管11封闭的端部16之间。

利用所述纵向节流部20、21、22可以实现，使得必须由气体出口孔或水平节流部17为用于这里希望的支流额定量的定量供给的相应位置提供的流动阻力份额较低，因为所述位于定量供给位置上游的纵向节流部已经形成了一定份额的流动阻力。即在该实施形式中，用于相应定量供给位置的流动阻力可以通过相应定量供给位置处的气体出口孔17与分别位于上游的纵向节流部之间的任意组合来形成。

在图7中用曲线p_I和p_II示出定量供给管11和催化剂填充物12中的压力变化。

如上所述，包含在定量供给管11的压力变化曲线p_I中的阶段Δp_IA、Δp_ID、Δp_IF是由纵向节流部20、21、22导致的压力损失或者说相应的流动阻力。

如上面结合图4所述的那样来获得催化剂填充物12的压力变化曲线p_II。在位置C、E、G处在催化剂填充物12内存在压力P_IIC、P_IIE、P_IIG。在进一步的变化中在催化剂填充物12内在位置H处存在压力P_IIH。从定量供给位置到定量供给位置的压力降用Δp_IIBC、Δp_IICE、Δp_IIEG、Δp_IIGH表示。

这里在定量供给位置之间，定量供给管11和催化剂填充物12内部的压力变化在其相互关系上不受任何限制。即例如可以出现，如图7所示，定量供给管11中的压力p_I甚至还可以下降到低于相邻的催化剂填充物12中的压力p_II。由于催化剂填充物12内部的压力损失，催化剂填充物中的所述压力p_II在定量供给位置G处又小于定量供给管11中的压力p_I，从而可以按希望实现确定的支流额定量的排出流。

气体出口孔17在各定量供给位置处还必须具有的一定的流动阻力，以按本发明为所述定量供给位置形成总的流动阻力，所述(气体出口孔)流动阻力的份额对应于在定量供给管11内在定量供给位置处存在的压力和在催化剂填充物12内在定量供给位置上存在的压力之间的差。所述相应的要求的流动阻力的份额在图7中用Δp_C、Δp_E、Δp_G说明。所述为每个定量供给位置设定的(总)流动阻力由定量供给位置处的气体出口孔或水平节流部17的份额和分别设置在上游的纵向节流部得出。因此例如位置G的(总)流动阻力对应于压力差Δp_G、Δp_IF、Δp_ID、Δp_IA的和。

图8a和8b以结构设计的细节视图示出在图6中示意性示出的定量供给管11。纵向节流部20、21、22分别设计成纵向孔，而气体出口孔或水平节流部17—即定量供给位置—分别设计成四个相互偏转90°地绕周向分布的水平孔。

定量供给管11具有四个成形段23、24、25、26，在所述成形段之间分别装入一个管段27、28、29，所述管段分别气密地连接在相邻的成形段上。所述成形段分别形成有用于纵向节流部20、21、22和气体出口孔17的孔。

纵向节流部20、21、22在沿流动方向上的前三个成形段23、24、25中分别由具有预定直径的纵向孔形成。沿流动方向最后一个成形段26不包含纵向孔，而是在纵向上封闭的。所述纵向孔的直径从定量供给管11的气体入口侧端部处的第一纵向节流部20经过第二纵向节流部21到第三纵向节流部22分别减小一预定的尺寸。在第一成形段23上在气体入口侧的表面上固定有颗粒过滤器15。颗粒过滤器15的结构形式可以是任意的，并与相应的要求相适应。

第二、第三和最后一个成形段24、25、26分别包括四个气体出口孔17，所述气体出口孔分别设计成水平孔17，并且相互偏转90°地绕成形段的周向设置。所述水平孔分别具有一预定的直径，在所示的情况下，对于所有成形段24、25、26所述直径都是相同的。所述水平孔17径向向外分别终止与一个周向槽30中，以防止所述水平孔被催化剂颗粒12堵塞。为此，所述槽还可以用一个未示出的栅格件覆盖。

图9和10a示出这样的实施例，其中定量供给装置由多个定量供给管—在所示示例中分别由三个定量供给管11a、11b、11c或11d、11e、11f—形成。各支流V₂、V₃、V₄分别流过各定量供给管。所述定量供给管的长度不同，并分别终止于预定的定量供给位置，在定量供给位置相应的支流在定量供给管的端部流出，或者说进入催化剂填充物12中。在所述实施例中相应定量供给位置所需的流动阻力基本上由定量供给管中的摩擦损失形成。所述流动阻力也可以通过相应地设计定量供给管端部处的气体出口来形成。

图9示出三个同心的相互套插的定量供给管11a、11b、11c，所述定量供给管从催化剂填充物12的起始面13伸出。定量供给管11a、11b、11c外壁和反应管内壁之间的空间填充有催化剂颗粒12。定量供给管11a、11b、11c的内部空间中没有催化剂颗粒12。

外部的定量供给管11a和反应管内壁之间的中间空间是开口的，从而在这里反应气体混合物9可进入催化剂填充物12的起始面13。

即流过反应管3的反应气体混合物9以支流V₁流入催化剂填充物12的起始面13，并以其它的支流V₂、V₃、V₄进入三个同心的定量供给管11a、11b、11c。

在根据图10a的实施例中，定量供给管11d、11e、11f具有相同的直径，并且并排地和彼此平行地延伸(图10b)。定量供给管11d、11e、11f在其端部区域内具有四个纵向切口31，所述切口相互偏转90°地绕定量供给管的外周向设置并通入定量供给管11d、11e、11f的端侧面(图10c和10d)。纵向切口31使定量供给管11d、11e、11f的出口面扩大，从而使得反应气体混合物9可不受阻碍地从定量供给管中流出，或者说不受阻碍地进入催化剂填充物12。

反应管3和定量供给管11d、11e、11f的气体入口区域可例如设计成与图1、5a、5b和5c中所示的实施例相对应，即在定量供给管的气体入口侧端部可具有或没有颗粒过滤器，在定量供给管中可具有或没有节流部，定量供给管可从反应管中伸出或不从反应管中伸出，定量供给管可从催化剂填充物12的起始面13中伸出或不从起始面13中伸出。

应该理解，本发明不局限于所示的实施例，而是在本发明的范围还可以具有其它的实现本发明的技术教导的设计方案和改变方案。

Claims (23)

1.一种用于进行吸热或放热气相反应的方法，该方法采用一种具有由催化剂填充的反应管的管束的管束反应器，包括以下步骤：

a)向反应管中导入反应气体混合物；

b)将分别流过反应管的反应气体混合物流分成至少两个支流，其中每个支流都具有相同的组成成分；

c)沿催化剂填充物在不同的位置利用所存在的流动阻力定量供给各支流，

其特征在于，包括以下步骤：

d)确定各支流(V₁、V₂、V₃、V₄)的支流额定量；

e)测得反应气体混合物流(9)第一次分流的位置处的压力；

f)测得在定量供给相应的支流(V₁、V₂、V₃、V₄)的位置处催化剂填充物(12)中的压力；

g)设定形成各定量供给位置的流动阻力，以使所述流动阻力对应于在存在支流额定量的情况下对应于在步骤e)和f)中确定的压力之间的压力差。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在催化剂填充物(12)之前进行所述第一次分流。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于，将第一支流(V₁)定量供给到催化剂填充物(12)的起始区域中。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于，将第一支流(V₁)定量供给到催化剂填充物(12)的起始面(13)中。

5.根据权利要求1的方法，其特征在于，在催化剂填充物(12)之中进行所述第一次分流。

6.一种用于进行吸热或放热气相反应的管束反应器，具有一个催化剂填充的反应管的管束，所述反应管的一个端部由气体入口罩覆盖，而其另一个端部由气体出口罩覆盖，并且所述反应管分别由反应气体混合物流过并分别具有一个定量供给装置，所述定量供给装置至少部分地埋入催化剂填充物中并将流过反应管的反应气体混合物流分成至少两个支流，其中，每个支流都具有相同的组成成分，并且沿催化剂填充物在不同的位置利用存在的流动阻力定量供给各支流，其特征在于，所述定量供给装置(11、11a-11f)具有这样的装置(17、20、21、22)，所述装置的流动阻力分别这样设定，即在每个定量供给的位置，在存在为相应位置规定的支流额定量的情况下，所述流动阻力对应于反应气体混合物流(9)第一次分流的位置处的压力与定量供给位置处在催化剂填充物(12)中的压力之间的压力差。

7.根据权利要求6的管束反应器，其特征在于，所述定量供给装置(11、11a-11f)从所述反应管(3)中伸出。

8.根据权利要求6的管束反应器，其特征在于，所述定量供给装置(11、11a-11f)沉入地设置在所述反应管(3)中。

9.根据权利要求8的管束反应器，其特征在于，所述定量供给装置(11、11a-11f)从所述催化剂填充物(12)中伸出。

10.根据权利要求8的管束反应器，其特征在于，所述定量供给装置(11、11a-11f)沉入地设置在所述催化剂填充物(12)中。

11.根据权利要求6至10中任一项的管束反应器，其特征在于，所述定量供给装置设计成至少一个定量供给管(11)，所述定量供给管对中地设置在所述反应管(3)中，并且所述定量供给管在定量供给的位置在其壁部中具有气体出口孔(17)。

12.根据权利要求11的管束反应器，其特征在于，所述定量供给装置(11)具有带有分别规定的流动阻力的节流部(17、20、21、22)。

13.根据权利要求12的管束反应器，其特征在于，所述节流部主要由气体出口孔(17)形成。

14.根据权利要求13的管束反应器，其特征在于，所述节流部由节流孔(17)形成，所述节流孔通入相应定量供给管(11)的外壁中的一凹陷部(30)中。

15.根据权利要求12的管束反应器，其特征在于，所述节流部主要设计成每个定量供给管(11)中位于相应的气体出口孔(17)上游的纵向孔(20、21、22)。

16.根据权利要求11的管束反应器，其特征在于，在定量供给位置分别需要的流动阻力基本上由每个定量供给管(11)中的摩擦损失形成。

17.根据权利要求12的管束反应器，其特征在于，在定量供给位置分别需要的流动阻力由—特别是根据权利要求13、14和/或15的—节流部(17、20、21、22)的组合和/或每个定量供给管(11)中的摩擦损失形成。

18.根据权利要求6至17中任一项的管束反应器，其特征在于，所述定量供给装置具有多个定量供给管(11a、11b、11c；11d、11e、11f)。

19.根据权利要求18的管束反应器，其特征在于，所述定量供给管(11a、11b、11c；11d、11e、11f)具有不同的长度，其中所述定量供给管分别由一支流流过，并且在定量供给位置终止并在这里开口。

20.根据权利要求19的管束反应器，其特征在于，所述定量供给管(11a、11b、11c)同心地相互套插。

21.根据权利要求19的管束反应器，其特征在于，所述定量供给管(11d、11e、11f)相互平行地延伸。

22.根据权利要求6至21中任一项的管束反应器，其特征在于，在所述定量供给装置(11、11a-11f)的气体入口处设有一个颗粒过滤器(5)。

23.根据权利要求6至22中任一项的管束反应器，其特征在于，在所述反应管(3)内，除所述定量供给装置(11、11a-11f)以外，还设有至少一个用于提高压力损失的装置(18)。

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